Är salt den krydda kärnkraften behöver?

I början på augusti meddelade Shanghais institut för tillämpad fysik att de fått tillstånd av ekologi och miljöministeriet att dra igång sin lilla experimentella saltsmältereaktor på 2 MW.

Effekten är inte mycket att hänga i julgranen men reaktortypen är intressant. Saltsmältereaktorn uppfanns i USA redan på 50-talet och under 60-talet så byggde Oak Ridge National Laboratory i USA en drygt 7 MW liten saltsmältereaktor för att testa konceptet. Det utvecklades tyvärr inte vidare efter att Oak Ridge fick ny ledning och saltsmältereaktorer har sedan dess legat i glömska vilket möjliggjorde att Kina kunde åka över till USA och dammsuga Oak Ridge på all information kring reaktorn. I början på 2000 talet så uppstod dock på nätet en liten men dedikerad samling av saltsmälteentusiaster som återpopulariserade reaktortypen och idag finns det otaliga startups som försöker utveckla den, bland annat Copenhagen Atomics här i Skandinavien.

Lockelsen kommer sig av neutronekonomin i reaktorn. En vanlig reaktor, så som exempelvis Ringhals, laddar man med uran anrikat så att det består av fyra till fem procent av uranisotopen U235. I vanligt naturligt uran finns endast 0,72 procent U235 och resten är U238. Av de två uranisotoperna så är det endast U235 som klyvs när det träffas av en neutron och det är därför anrikning krävs för att man överhuvudtaget ska få en kedjereaktion. Men U238 kan förvandlas till Plutonium-239 genom att absorbera en neutron och Pu239 kan i sin tur klyvas. Detta sker kontinuerligt i våra reaktorer och cirka en tredjedel av energin som produceras där kommer från Pu239. I en vanlig reaktor så konsumeras det dock mer U235 än vad det skapas Pu239 vilket beror på att allt för många neutroner absorberas i andra material än U238.

I en saltsmältereaktor kan man dock uppnå bättre neutronekonomi, det gör man dels genom att använda torium istället för uran och dels genom att bränslet är i smält form. Th232 som återfinns i naturen kan ej klyvas men om den absorberar en neutron så förvandlas den till U233 och U233 klyvs utan problem, nyckeln är att det produceras fler neutroner per klyvning i U233 än vad det gör i U235 eller Pu239. Den andra nyckeln är den smälta formen vilket möjliggör att under drift separera bort alla de klyvningsprodukter som annars finns kvar i bränslet och stjäl neutroner. De två faktorerna tillsammans innebär att man kan man producera fler nya U233 kärnor än vad som klyvs till dess att allt torium har bränts, man uppnår därmed den efterlängtade totala förbränningen av bränslet jämfört med någon enstaka % i en vanlig reaktor.

En saltsmältereaktor har även på papper avgörande säkerhetsfördelar, den drivs vid vanligt atmosfäriskt tryck och kan därför vid läckage inte tappa kylmedel på samma sätt som en vanlig reaktor och härden kräver inte aktiv pumpning för att kylas vilket gör att det oproblematiskt om man tappar all elförsörjning. Reaktorn kommer dock inte utan sin egna uppsättning med nackdelar. Kärnklyvningar producerar praktiskt taget alla grundämnen i hela det periodiska systemet och kombinerat med att bränslet är i en smält röra så får man en aggressiv kemisk brygd att hantera som korroderar alla slags strukturella material i reaktorn, det är inte för inte det kallas för kemistens reaktor. Dessutom så hålls inte gasformiga radioaktiva ämnen kvar i härden så som i en vanlig reaktor där varje bränslestav är ett förslutet rör.

Det återstår att se om den förbättrade bränsleekonomin kombinerat med en högre verkningsgrad balanserar ut materialens förkortade livslängd och de aktiva system som krävs för att rena smältan och kontinuerligt ta hand om radioaktiva restprodukter. Expertåsikterna går isär men nu kan vi äntligen se en sådan reaktor i drift igen efter 50 års stiltje.